Биотехнология получения потомков животных

Желаемого пола

Молочное скотоводство практически всех стран с развитым молочным скотоводством испытывает определённый дефицит получения тёлочек как в целях ремонта основного стада, на уровне 20-25%, так и для селекции первотёлок по результатам первых месяцев лактации. В настоящее время в США, Канаде, Великобритании и других странах внедряются в условия производства новейшие биотехнологии, применение которых уже сегодня приносит значительную прибыль. Они позволяют существенно сократить генерационный интервал в скотоводстве и намного раньше вводить достаточное количество высокоценного маточного поголовья в основное стадо для его воспроизводства. Разработаны элементы биотехнологии МОЕТ и Nucleus Herd, которые включают: 1.Гормональную индукцию множественного роста фолликулов и степень их полиовуляции у коров; 2.Нехирургический метод извлечения яйцеклеток и зародышей; 3.Выращивание половых клеток in vitro (I.V.H.); 4.Оплодотворение половых клеток in vitro (I.V.R); 5.Определение пола у эмбрионов в ранние периоды развития; 6.Клонирование; 7.Замораживание и сохранение гамет, зигот и эмбрионов; 8.Пересадка эмбрионов для получения желательного генетического материала; 9. Разделение спермиев, полученных от выдающихся быков на Х - У хромосомы (по полу).

Данные прогрессивные элементы биотехнологии уже апробированы в практических условиях в Беларуси и за рубежом и позволяют существенно влиять на селекционный процесс, повышать эффективность воспроизводства стада и прибыльность скотоводства.

Еще в 1987 г. впервые в мире английская фирма Genus создала ядерное стадо из 250 коров для трансплантации эмбрионов, быстрой и достоверной оценки животных по комплексу признаков, эффективного использования лучшего мирового генофонда. На первых этапах работы компания завезла из США, Канады, Великобритании и др. стран эмбрионы голштинского скота с высокой племенной ценностью, которые были пересажены британо-фризским коровам. В последующем маточное стадо совершенствовалось за счет генофонда собственных лучших быков и коров. Для этого полученное потомство независимо от пола оценивали по росту и развитию. Далее изучали воспроизводительные способности и молочную продуктивность по результатам первой лактации. Предварительную оценку быков вели по показателям их сибсов (братьев и сестер) и полусибсов.

Одно из наиболее важных преимуществ создания разделённого по полу маточного стада – возможность сравнивать всех животных в идентичных условиях кормления и содержания, нивелируя влияние кормления и окружающей среды. Другое огромное преимущество создания стада – возможность оценки всех характеристик, важных с точки зрения экономики (например, селекция на заболевание маститом, конверсия корма, крепость конституции и т.п.). После оценки генотипы лучших животных интенсивно размножали методами искусственного осеменения и трансплантации эмбрионов.

В 1996 г в Великобритании была создана компания Cogent, у которой в настоящее время имеется крупнейшее в мире трансгенное стадо из 1200 коров. Использование технологии МОЕТ позволило этой стране за последние 16-17 лет выйти на передовые позиции селекционно-племенной работы в молочном скотоводстве, получать быков-производителей высшего качества, занимающих первые места в мировых рейтингах голштинской породы (Лаки, Фигаро, Принципал и др.).

Более того, благодаря технологии МОЕТ у селекционеров компании Cogent есть возможность раннего использования телок для воспроизводства и ранней оценки маточного поголовья по качеству потомства. Для этого уже у десятимесячных телок начинают получать яйцеклетки или эмбрионы методом индукции полиовуляции.

Такую процедуру проводят дважды с каждым животным до его введения в обычный цикл воспроизводства, то есть до осеменения телок в возрасте 13-15 месяцев.

В молочном скотоводстве желательно не только раннее введение маточного поголовья в цикл воспроизводства, но и, что не менее важно, получение особей необходимого пола. В странах Западной Европы, например, рождение бычка в молочном хозяйстве приносит либо убыток, либо нулевой доход. То есть огромное количество бычков, а это половина всего потомства, экономически невыгодно для отрасли. С этим сталкиваются и ведущие хозяйства России и Беларуси, которым явно не хватает молодняка для ремонта собственного стада маточного поголовья, а новорожденных бычков приходится реализовать в раннем возрасте себе в убыток, поскольку выращивать их в хозяйствах, занимающихся интенсивным производством молока, нецелесообразно.

Другое дело мясное скотоводство, где ситуация диаметрально противоположна и всегда есть острая необходимость в получении большого количества бычков.

В 1999 году в США, в лаборатории ХY Incorporation, была разработана технология разделения спермы быков по полу. Она основывается на том, что спермии быков содержат гаплоидный набор хромосом. То есть одни спермии несут Х-хромосому, а другие - Y. Гаметы, несущие Y-хромосому содержат ДНК на 4% меньше, чем сперматозоиды с Х-хромосомой. После окрашивания хромосом (рис. 11.5.1) выявили, что гаметы с Х-хромосомой поглощают на 4% больше специального флуоресцентного красителя, от количества которого зависит уровень свечения, возникающего при прохождении потока спермиев через лазерный источник света (рис.11.5.2) и улавливаемого компьютером. Поэтому они значительно ярче светятся (рис.11.5.3). Когда поток спермиев пропускается через биметаллические пластины цитометра (рис.11.5.4) с разной полярностью, сперма сортируется на Х- и Y-содержащие гаметы соответственно их заряду. Компания Cogent первой в мире стала использовать метод разделения спермы быков-производителей по полу, создав лабораторию поточной цитометрии.

1 2 3 4

Рис. 11.5.Цитометрическая технология разделения спермы по полу

Эта технология позволяет получать не только сперму желательного пола, но выбирать для глубокого замораживания здоровые, безо всяких аномалий сперматозоиды. Кроме того, при такой технологии можно разбавлять спермопродукцию так, чтобы в каждой полипропиленовой пайете содержалось 4 млн. спермиев. Ежедневная мощность лаборатории – 800 спермодоз. Эффективность методики – 90% особей желаемого пола. Если соотношение полов (1 : 9) не выдерживается, фермеру либо возвращают деньги, либо он получает обычное семя на ту же сумму.

По данным академиков РАСХН М. Прокофьева, В. Дегтярёва, осеменение тёлок случного возраста проводится разделённой по полу спермой с концентрацией в среднем по 2x10⁶ спермиев в дозе, то есть в 10-15 раз ниже, чем в неразделённой сперме (т. е. обычно 20-30x10⁶ спермиев на дозу). Если оплодотворяемость от первого осеменения в контрольной группе составляяла 70-75%, то после осеменения дозой разделённой спермы она находилась на уровне 40-50%.

Стоимость оборудования для разделения спермиев составляет около 300 тыс. долларов. К этому следует добавить затраты труда и необходимые материалы для разделения спермы. В США стоимость производства разделённых по полу спермиев составляет 10 долларов на миллион спермиев. С учётом разницы в оплате труда в странах СНГ по сравнению с США стоимость разделения спермиев по полу в условиях России или Беларуси будет значительно ниже.

Установлено, что после осеменения неразделённой спермой (контрольная группа) оплодотворяемость по результатам отёла составила 61,1%. При этом получено примерно одинаковое соотношение тёлочек и бычков, соответственно 55 и 45%. Кроме того, у одной коровы зафиксирована двойня (9,1%), у другой – аборт (8,3%).

После использования разделённой спермы в дозе 1x10⁶ спермиев оплодотворяемость составила 35,3%, соотношение тёлочек и бычков 83,3 и 16,7%. Однако при осеменении тёлок разделённой спермой в дозе 3x10⁶ плодотворное осеменение установлено у 4 (23,5%) из 17 тёлок, а соотношение телочек и бычков составило 100% к 0.

Аналогичные исследования проведены в ЛРСУП «Можейково» Лидского района Гродненской области (2008 г). Сделан сравнительный анализ оплодотворяющей способности спермы разделенной по полу (опытная группа) со стандартной (контрольная группа) в связи с физико-биологическими свойствами течковой слизи у тёлок в период охоты. Для этого слизь брали у тёлок опытной и контрольной групп перед осеменением, и измеряли два объективных показателя: рефракцию (по Горбунов Ю. А.; патент № 1146036) и глубине проникновения в ней сперматозоидов (Соколовская И. И., Скопец Б. Г., в нашей модификации). Тёлок отбирали в возрасте 16-19 месяцев, живой массой 370-400 кг (табл. 11.2).

Осеменение тёлок опытной и контрольной группы проводили в охоту однократно в охоту спермой канадского быка - производителя - Бивая (опытная группа; март-июнь 2008 г) и Альфреда (не разделённая по полу).

После размораживания показатель подвижности спермиев составил в среднем по опытной группе 3,5 баллов, контрольной 4,0; по показателю выживаемости после 5 часов выдержки при Т 38°С, соответственно – 1,3 и 1,5 баллов.

Из данных таблицы видно, что из 49 осемененных телок опытной группы стельными оказались 24 гол (49,0%), из которых в дальнейшем все отелились, что составило 100% к осемененным. Однако было получено 22 головы живых телят, поскольку 2 тёлки растелились мертвым плодом. Из 27 телят телочек было получено 20 гол (90,9%) и 2 гол бычков (10,1%).

Оплодотворяющая способность тёлок 2 (контрольной) группы оказалась на 42,8% выше по сравнению с 1 опытной и составила 91,8%. Это отразилось и на выходе живых телят, которых получено в 2 раза больше (соответственно 44 против 22 голов).

Установлено отсутствие различий по первому изучаемому показателю - коэффициенту рефракции течковой слизи, взятой у тёлок обеих групп перед осеменением. Однако другой объективный показатель – характеризующий глубину проникновения заморожено – оттаянной спермы в капилляре с течковой слизью (по самому дальнему сперматозроиду) оказался достоверно ниже у сперматозоидов опытной группы (соответственно 32,4 против 57,2 мм; Р < 0,05). Это указывает на более высокую оплодотворяющую способность сперматозоидов, не подвергавшихся предварительной обработке в лаборатории поточной цитометрии.

Таблица 11.2. Оплодотворяющая способность спермы дифференцированной по полу в связи со свойствами течковой слизи

Глава 12